宏觀規(guī)律是由微觀機制所決定的。從微觀角度看，在沒有外電場的作用下，導線中的自由電子如同理想氣體分子一樣做無規(guī)則的熱運動，它們朝任何方向運動的概率都是一樣的，則自由電子沿導線方向的速度平均值為零，宏觀上不形成電流。如果導線中加了恒定的電場，自由電子的運動過程可做如下簡化：自由電子在電場力的驅(qū)動下開始定向移動，然后與導線內(nèi)可視為不動的粒子碰撞，碰撞后電子沿導線方向的定向移動的速度變?yōu)榱?，然后再加速、再碰撞……在宏觀上自由電子的定向移動就形成了電流。
（1）在一段長為L、橫截面積為S的長直導線兩端加上電壓U，已知單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n,電子電荷量為e,電子質(zhì)量為m,連續(xù)兩次碰撞的時間間隔為t,僅在自由電子和導線內(nèi)不動的粒子碰撞時才考慮它們之間的相互作用力。
①求導體中電場強度的大小E和自由電子定向移動時的加速度大小a；
②求在時間間隔t內(nèi)自由電子定向移動速度的平均值，并根據(jù)電流的定義，從微觀角度推導此時導線上的電流大??；
（2）自由電子與粒子的碰撞宏觀上表現(xiàn)為導線的電阻，請利用上述模型推導電阻R的微觀表達式，并據(jù)此解釋導線的電阻率為什么與導線的材質(zhì)和溫度有關(guān)。

【考點】電流的微觀表達式；電阻定律的內(nèi)容及表達式；電流的概念、性質(zhì)及電流強度的定義式．

【答案】見試題解答內(nèi)容